能源行业特钢需求空间如何？

能源行业特钢需求空间广阔。

1. 能源用高端钢管

（1）核电蒸汽发生器传热管

蒸发器传热管是核电用钢的重要组成部分，约占核电机组成本的 10%。目前, 世界上常见的 核电站堆型有压水堆、沸水堆、重水堆、气冷堆和快中子堆等,最广泛采用的是以普通水作 为冷却剂和慢化剂的压水堆。我国在役和在建的核电站中,除秦山Ⅲ期采用 CANDU 型重水堆, 山东荣成采用高温气冷堆外,其余均为压水堆,包括第 3 代 AP1000 核电机组。按照成本估算, 压水堆核电站中采用钢铁材料制造部件的成本占整套核电机组成本的 83%,如图所示。在这 些钢制部件中,制造难度最大的压力容器成本占比最高为 14%,其次是主管道占 12%,再次是 蒸汽发生器占 10%,核级阀占 7%,主冷却泵占 5%,堆内构件占 4%,稳压器占 1%;二回路中的泵、 阀、管道、冷凝器等合计占 16%,汽轮机占 9%,汽水分离再热器占 5%。

单台机组压水堆蒸发器 U 型钢管用量在 200 吨左右。其中钢材需求规模按照北京科技大学 新金属材料国家重点实验室的测算，发电能力 100 万千瓦的压水堆核电站消耗钢材 5 万吨 以上，包括蒸汽发生器 U 形传热管等在内的管道需求为 1255 吨/百万千瓦，压水堆蒸发器 U 型钢管单台机组用量在 200 吨左右。其中压水堆蒸汽发生器传热管是核电站一回路压力边界 的重要组成部分，也是防止放射性裂变产物外泄的主要屏障。 已核准项目有望在 2025-2030 集中投产。由于核电站一般存在 5-8 年的建设周期，2016-2018 年连续三年的零核准导致了 2021-2023 年新增核电装机量的低迷，每年仅 2GW 左右。 2025-2027 是蒸发器传热管等核电设备进厂高峰期。核电站的建设可分为五大阶段，按时间 顺序分别为：FCD 准备阶段、土建施工阶段、设备安装阶段、调试阶段和并网阶段，一般核 电站建设一般存在 5-8 年的建设周期。核电设备主要包括核岛、常规岛和辅助设施设备，核 电蒸汽发生器传热管属于核岛设备，核岛的核心设备从招标到最终交付、安装完成可能长达 3-5 年，主要由于其 2-3 年的长生产周期、有限的产能以及供应商数量的限制。因此，核岛 设备通常在核电项目核准之前就已经与厂商充分沟通，而在 FCD 开始之前，基本已经完成核 岛设备招标。从建设周期角度看，一般核准后半年到一年时间启动首台机组混凝土浇筑（FCD）， 参照台山核电站建设过程，核岛设备、常规岛设备分别于开工第 3 年、开工第 5 年进场。 2022-2024 年核准的核电站，我们预计 2023-2025 年完成招标，将在 2025-2027 年迎来设备 集中进场。

从中长期角度来看，核电的低碳和稳定属性，是作为基荷能源的最佳选择。中国原子能科学 研究院的李萍等人在《“碳中和”目标下中国核电发展》（2023 年）中分保守情景、“碳中 和”情景以及强化低碳情景，对我国中长期核电装机容量规模进行预测：在保守情景下，按 照目前的在建装机规模，预计到 2030 年我国核电装机量有望达到 9000 万千瓦；到 2050 年 我国核电装机容量有望达到 1.7 亿千瓦。在“碳中和”情景下，预计到 2030 年我国核电装 机量有望达到 1.4 亿千瓦；到 2050 年我国核电装机容量有望达到 3.5 亿千瓦。

未来核电蒸汽发生器传热管需求量巨大。以每座发电能力 100 万千瓦的压水堆核电站消耗 压水堆蒸发器 U 型钢管 200 吨计算，到 2030 年核电蒸发器传热管需求量在不同假设下为 5800-33000 吨，“碳中和”情景下需求量已远超过去 10 年需求总量。到 2050 年核电蒸发 器传热管需求量在不同假设下为 1.6-9.2 万吨，市场需求量巨大。

（2）高压锅炉管

高压锅炉管主要用来制造高压及其以上压力的蒸汽锅炉管道。高压锅炉管要求具有高的持 久强度、高的抗氧化性能，并具有良好的组织稳定性。高压锅炉管的主要消费对象是火力发 电锅炉制造业，占总消费量的 85%；其次是火力发电站四大管道系列的安装与维修用管，占 总消费量的 10%左右；还有部分是油田高压蒸汽输送用管，占总消费量的 5%左右。通过对国 内主要发电锅炉制造企业生产量的追踪，每制造 1 万 kW 发电量的锅炉需要 100t 高压锅炉 管。

火电设备交付滞后已核准火电项目约 1 年时间，当前正处于设备交付高峰期。以火电中占 据主体地位的煤电为例，煤电行业建设周期需要 24 个月，核准之后到开工建设还要至少留 出 6 个月批准所有手续，开工后 8 个月左右，设备平台交安开始安装设备。整体上，从开始 核准到设备安装大概需要 1 年左右时间，到建成基本上需要 3 年左右的时间。

展望“十五五”期间，我国火电新增装机量有望继续维持高位。煤电方面，2022 年 8 月， 国家发改委提出了煤电“三个 8000 万”目标，要求 2022 年、2023 年煤电各开工 8000 万千 瓦、两年投产 8000 万千瓦，并将“十四五”煤电发展目标从 12.5 亿千瓦调增到 13.6 亿千 瓦。截至 2024 年底，煤电装机容量达到 11.9 亿千瓦，距离调整后的规划目标还有 2 亿千瓦 的距离。随着煤电项目相继开工投产，各地电力可靠性指标上升趋势明显。根据国家能源集团技术经济研究院柴玮的初步测算，按照我国各类型电源的规划装机容量，在考虑其有效容 量折算以及系统合理备用后，煤电机组每年需增加 7000 万千瓦左右才能维持现有电力系统 的可靠性。因此，从这一角度来看，未来一段时期，我国煤电装机仍会伴随最大负荷增长而 增长。气电方面，天然气发电的碳排放强度仅为煤电的一半左右，是过渡阶段的重要替代能 源。据中石油经济技术研究院发布的《2024 年国内外油气行业发展报告》预测,预计 2025 年 全国气电新增装机超 2000 万千瓦，总装机容量超 1.6 亿千瓦。我们预计未来气电也有望迎 来投产高峰，在新能源大基地配套项目、中东部和西南地区气电规模均将快速增长。总体上， 我们认为，“十五五”期间，我国火电年新增装机容量有望维持约 5000 万千瓦/年的高位。

结构上，超超临界机组占比的抬升有望拉动高端锅炉管需求。发电锅炉的效率取决于蒸汽的 温度和压力，近年来,对 CO2、排放量的限制是促进发电效率提高的又一重要原因。目前,超 超临界燃煤发电技术是国际上较为成熟和广泛适用的一种清洁燃煤技术。根据邢娜等《超临 界超超临界锅炉管品种的开发现状》预计，在今后的二三十年,燃煤电站的蒸汽温度将再提 高 50~100℃。火电装置蒸汽参数温度、压力和热效率不断提高,对火电锅炉钢管的要求也越 来越高。高强度、高耐蚀性耐热钢管的开发在实现超临界、超超临界锅炉蒸汽高温高压化中 起了非常重要的作用,为高参数火电机组的发展提供了有力保障。2021 年，国家发展改革委、 国家能源局印发《全国煤电机组改造升级实施方案》。方案称，按特定要求新建的煤电机组， 除特定需求外，原则上采用超超临界且供电煤耗低于 270 克标准煤/千瓦时的机组。对供电 煤耗在 300 克标准煤/千瓦时以上的煤电机组，应加快创造条件实施节能改造。“十四五” 期间改造规模不低于 3.5 亿千瓦。存量煤电机组灵活性改造应改尽改。随着超超临界机组使 用增加，高端锅炉管需求提升，每百万千瓦超（超）临界机组消耗 Super304H 和 HR3C 等高 压锅炉管数量约为 1250 吨。同时，锅炉管作为消耗品，生命周期约 15 年，对应我国第一批 超（超）临界用锅炉管陆续进入更换周期，带动高端锅炉管需求。

（3）镍基油气用管

镍基合金油井管抗腐蚀性能优异，可满足高酸性油气田开发需求。镍基合金油井管主要应用 于地质结构复杂、高温高压高腐蚀性的特大型海相天然气田等富含 C02、HS、CI 等强腐蚀环境的高酸性油气资源。因其服役条件恶劣、制造工序复杂、生产难度大、产品质量要求苛 刻等,被誉为钢铁产品中技术含量最高的产品。

酸性油气田分布广泛，中国酸性油气田比例较高，对高端镍合金油井管需求刚性。全球范围 内，目前已发现 400 多个具有工业开发价值的酸性油气田(高含 H2S 和 CO2)，主要分布在加 拿大、法国、德国、俄国、中国、北美地区等。我国拥有非常丰富的高含硫天然气资源，资 源分布在川东北地区及渤海湾等地，包括普光气田，罗家寨气田、赵兰庄气田，2010 年在普 光气田建成了我国第一个超百亿立方米高含硫大气田。在我国已探明的油气田中，酸性油气 田占有相当大的比例，天然气田中高酸性气田就接近 50%。

油气勘探逐渐向深层超深层或深海发展，传统油气用管面临介质腐蚀与高压环境的双重挑 战，高端油管需求有望增长。近年来，我国油气勘探重大战略性突破基本集中在深层超深层 或深海。从资源量上来看，深层超深层资源量达 671 亿吨油当量，占我国油气资源总量的 34%，其中 2/3 以上分布在塔里木、四川和鄂尔多斯等盆地，且以大型碳酸盐岩油气藏为主。 以塔里木盆地为例，埋深在 6000 米至 1 万米的油、气资源分别占油、气总量的 83.2%和 63.9%。 全球新发现油气中海洋油气的储量规模远高于陆地，深水-超深水储量占比高。近 10 年来， 海域新发现的油气储量占全球总量的 60%，其中深水-超深水领域发现的油气储量占海域总 发现量的 61.99%。截至 2022 年，全球海域新增油气储量占比约 80%。随着油气勘探逐渐向 深层超深层或深海发展，同时考虑到广泛分布的酸性油气田，传统油气用管面临介质腐蚀与 高压环境的双重挑战，以镍基合金油气管为代表的高端油管需求有望增长。

镍基合金油气管技术含量高，长期被国外少数钢管企业垄断，2009 年以来逐步国产替代。 镍基合金油套管是涉及国家能源安全的重要产品，其合金含量高达 80%以上，主要用于地质 结构复杂、高温高压、高腐蚀性的特大型海相天然气田的开采开发。其因服役条件恶劣、制 造工序复杂、生产难度大、产品质量要求苛刻等特点，被誉为油井管中技术含金量最高的产 品。长期以来，镍基合金油井管的核心制造技术被日本住友金属(Sumitomo)、美国 SMC 国际 镍合金集团和瑞典山特维克(Sandvik Group) 等少数钢管企业垄断，国内市场价格一度高 达每吨 80 多万元。为打破国外镍基合金油套管进口价格居高不下、交货期难以保证的不利 局面，2006 年 7 月，中石化与宝钢正式签订了镍基合金油套管国产化技术开发项目。2009 年 BG2830-1 10／BGTl 镍基合金油套管在龙岗气田成功下井，首次实现国产镍基合金产品全 井试用。2011 年 9 月宝钢实现镍基合金油套管钢种和规格全覆盖，工业化生产了一系列镍 基合金油管(BG2235、BG2830、BG2242、BG2250)，有害元素和夹杂物控制水平已达到住友的 控制水平，成为国内首家具有镍基合金油套管产品供货能力的企业。2012 年，天津钢管联合 抚顺特钢和浙江久立特钢研发出具有自主知识产权的 TDJ—G3 镍基耐蚀合金油管，并形成稳 定的批量生产能力，达到国际先进水平，产品耐腐蚀性能与美国 SMC 国际镍合金集团 G3 处 于同等水平，解决了特殊扣气密封性和耐腐蚀性能的难题，打破镍基耐蚀合金气密封扣油管 只能依赖进口的局面。

2.高端风电轴承用钢

风电用特殊钢主要用于轴承等部件，其中轴承用钢是重要组成部分。其中，电工钢具有铁芯 损耗低、磁感应强度高、冲片性良好等特性，主要用于风力发电机的定子和转子零部件，约 占总耗钢量的 5%；特殊钢具有更高的强度和韧性及性能，主要用于风轮主轴、变桨系统轴 承、偏航系统轴承、传动系统齿轮、轴和轴承以及发电机轴等零部件，约占总耗钢量的 26%； 每 GW 陆上风电装机量对应钢材需求量 12.4 万吨，按照用量比例来看，需中厚板 8.6 万吨、 电工钢 0.6 万吨、特殊钢 3.2 万吨；每 GW 海上风电装机量对应钢材需求量 19.0 万吨，其中 中厚板 13.1 万吨、电工钢 1.0 万吨、特殊钢 4.9 万吨。

材料是直接影响风机轴承最终性能好坏的重要因素。风电轴承包括从主轴和偏航变桨所用 的轴承，到齿轮箱和发电机用的高速轴承。由于风场大多坐落于高山、沙漠海洋离岸，自然 环境恶劣、运行环境复杂多变、安装及维修维护不便，因此对轴承零件的质量要求非常苛刻。 不但要求轴承具有足够的强度和承载能力，还要求寿命不低于 20 年。风电主轴、偏航、变 桨、齿轮箱、发电机用的高标准轴承钢材料作为风电关键部件材料，其质量尤为重要，是保 证风电机组在恶劣环境下长时间正常运转的关键因素之一。这就对钢材提出了高的要求，既 要有高的纯净度也必须有高的组织均匀性和致密性。 我国风机轴承钢国产替代不断突破。从整个中国风电产业链来看，大部分环节已经在过去十 多年的发展中实现了国产化，但配套大兆瓦机型的主轴轴承核心部件等环节仍较高程度依赖 进口。风机主轴轴承是风力发电机的核心零部件，也是风机产业链国产化中，最难啃的“骨 头”，尤其是大功率产品依赖进口。近来，国内主轴企业不断定点突破，大功率产品开始破 局，国产替代开始加速。大冶特钢是最早实现风电关键部位用钢国产化的特殊钢厂，先后与 用户联合研发风电主轴承，创造了风电轴承多个首台套。2023 年 8 月，国内首套 18 兆瓦平 台风电主轴承顺利下线，再次刷新了我国国产风电主轴承最大单机容量纪录。其主轴承是用 大冶特钢直径 700 毫米超大规格轴承用钢研制而成，这是风电行业关键部件国产化进程的又 一重大突破。2024 年 3 月，由抚顺特钢自主研发的 25MW 级海上风电机组主轴轴承套圈用轴 承钢成功通过洛阳轴研所验收，标志着我国在高端风电轴承钢领域取得重大突破，实现了这 一关键零部件的国产化替代。

未来，海风及风电大型化均对轴承用钢质量提出更高的要求，高端风电轴承钢需求有望抬 升。一方面，海上风电步入发展快车道，海上风电的特殊应用工况对轴承的承载能力、可靠 性和使用寿命提出更高的要求。另一方面，风电机组逐步大型化，更大的额定功率和更长的 叶片，导致更大的机组载荷。主轴承作为重要承载部件，对轴承用钢提出更高的要求，有望 拉动国产高端风电轴承用钢需求。